小跨径上承式连拱桥现浇混凝土拱圈施工技术方案.docx
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小跨径上承式连拱桥现浇混凝土拱圈施工技术方案
小跨径上承式连拱桥现浇拱圈施工技术
王喜军
（镇江市官塘新城路网工程Ａ４标）
摘要：
四明湖是镇江市配套新城开发建设,为美观而规划和新建开挖的人工景观湖，景观湖上设计了一座上承式5跨连拱景观桥。
该座景观桥在上部结构施工时,采用的拱部现浇支撑分配梁及钢筋安装工艺和方法与其它类似拱桥施工略有不同,在本桥施工中应用的比较成功。
关键词：
小跨径 连拱桥 现浇拱圈 施工技术
一、工程概况及技术标准
1。
1工程概况
四明湖桥位于拟建四明河路跨越四明湖段,该桥是四明湖的一处景观亮点，既要满足功能需要，又要成为一座适合周边环境的景观桥梁。
桥梁设计采用具有现代气息的上承式5跨连拱桥结构形式作为本桥的桥型，跨径组合为9。
9+13+16＋13+9。
９m;桥梁设计宽度：
３。
０m人行道+4．0m非机动车道+３．0ｍ绿化带+15。
0m机动车道+3.0m绿化带＋4.0m非机动车道+3.0m人行道,总宽度35。
０m。
桥墩采用混凝土实体桥墩;桥台为Ｕ型重力式桥台,侧墙长5.５m;基础为群桩基础,桩基为直径1。
2m嵌岩桩。
本桥上部结构为上承式连续板拱桥。
拱腹线采用二次抛物线，净矢高第三跨最大,纵桥向向两侧依次降低.拱板厚度根据跨径的不同设置不同,第一、五跨跨径９．９米，拱板厚度为0。
3m；第二、四跨跨径13米，拱板厚度为０．４m，第三跨跨径为16米,拱板厚度为０。
5m;拱板横桥向不设置横坡。
图1。
1桥跨布置图
图1。
2断面构造图
侧墙及内墙设置在拱圈上,根据桥面纵坡调整其标高，其上部为行车道板,侧墙顶部纵、横向坡度与桥面坡度一致.侧墙及内墙采用钢筋混凝土结构，厚度为0。
5ｍ；行车道板厚度均为0.３m。
1.2技术标准
道路等级:
城市次干道（双向四车道）;
设计行车速度：
50km／ｈ；
设计荷载标准：
汽车荷载:
城－Ａ级；人群荷载：
3.５KN／㎡；
最大纵坡:
1.0％;
桥面横坡：
机动车道及非机动车道设双向2．0％横坡,两侧人行道均设1.5％向内单向坡度；
设计安全等级：
一级;
结构混凝土耐久性环境类别：
Ⅱ类;
抗震设防烈度：
地震基本烈度为7度,设计基本地震加速度值为０.15g，建筑场地类别为Ⅱ类；
设计常水位：
10.0m；
通航：
无通航要求。
二、施工顺序及施工工序流程
1、施工顺序
步骤一：
（1）桩基、承台、桥台及墩身全部施工完成后，台后填土至设计标高;
（2）搭设拱圈支架，并按不小于110%上部恒载预压,安装模板，绑扎钢筋。
（３）浇筑拱圈混凝土。
步骤二:
（1）侧墙及内墙施工；
（2）分块浇筑行车道板；
（3）待全桥拱圈、侧墙及内墙、行车道板混凝土达到设计值的95%时，方可拆除支架；
（４）支架应对称拆除,隔孔拆除。
步骤三:
桥面系、装饰部分及其他附属等施工.
2、施工工序流程
施工准备→地基处理→支架搭设→预压→安装拱圈→铺设底模→拱圈钢筋安装→顶模安装→拱圈混凝土浇筑;
三、具体施工方法
3．1地基处理
本桥承台基坑一、五跨开挖底标高为4。
2３8m，二、三、四跨开挖底标高为3．2３８m，设计新开挖湖底标高为８．０ｍ，为确保现浇支架地基有足够的承载力,地基处理采用块石、砖渣、灰土分层由基坑底部回填至设计湖底标高下20cm位置，最后采用Ｃ２0混凝硬化至设计湖底标高,地基处理结构层如图3．1所示。
具体处理方法如下：
图3.1现浇支架地基处理结构层示意图
在地基处理前，首先将基坑内的积水抽排干净,清除坑底泥浆和软弱淤泥层后，先用矿渣回填约1米厚，并用压路机碾压密实，然后按每层50cm厚填筑砖渣至6.3m标高位置（即灰土结构层底面处），每层填筑完成后采用18Ｔ带振动单钢轮压路机碾压密实,密实程度以回填层表面平整无明显轮迹为准.第二步采用6%灰土分８层（共计１．5m厚）按每层压实度不小于94％碾压填筑至标高7．8m，并在灰土层最后两层开始以桥梁中心线向左右两侧做出１。
0％的横坡；第三步采用Ｃ20砼硬化至标高8。
０m处,即顶部混凝土地坪厚20cm，混凝土地坪硬化要振捣密实,且表面平整，横坡与灰土层横坡一致，以确保混凝土硬化地坪层有足够的支撑强度,且表面排水通畅,不积水。
地基处理宽度以两侧各超出现浇支架搭设宽度1.5m控制。
地基处理过程中，在地基两侧距离大于１m的位置开设纵向排水沟,并在纵向排水沟端头（A5号桥台处）设置集水坑，集水坑内安放抽水泵，随时抽排集水井内积水.排水沟设置为底宽3０cm,上口宽５0cｍ，深度50ｃｍ,集水坑设置平面尺寸为１。
5m×１．5m，深度１。
5m.现浇支架地基处理立面图及处理宽度和两侧边沟排水示意如图３.2、３.3所示。
图3．2现浇支架地基处理立面图
图3．３现浇支架地基处理宽度及排水布置示意图
特别说明：
本桥位承台施工时基坑底部为淤泥质粉质粘土，且新建人工湖已开挖注水，又是在雨水多发季节施工，存在湖区水位上涨湖水溢流至基坑内的可能;同时本项目施工时块石、砖渣等建筑垃圾资源丰富,价格低廉,因此，在设计和计算确定地基处理方案时较为保守,这里只做参考,遇其他地质和施工条件时，需再根据实际情况进行设计和计算验证。
３。
2支架搭设及预压
1、支架布置
现浇支架采用Ф４8×3。
5mm钢管碗扣支架搭设,根据《四明湖桥现浇支架设计计算书》，确定碗扣支架搭设纵向间距为60cm，横向标准间距９0cm，侧墙、内墙下方横向间距3０cm,横杆步距一、五跨第二层1２０ｃm，其余均为６0cm，第二、三、四跨第一层1２0cm，其余均为６0cm,如图3．４、3。
５所示;同时，在支架顶部增加设置垂直于钢管拱圈支撑的斜向钢管支撑，斜向钢管支撑长度１．5ｍ，纵桥向间距1.2m,横桥向与钢管拱圈横向布置间距相同，如图3．6所示;四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑,在支架内部设置水平剪刀撑，水平剪刀撑竖向间距不大于4。
8m（底层第一道水平剪刀撑设置在支架最底端水平横杆处，顶层水平剪刀撑设置在支架由上至下第二层水平杆处，第一、二、四、五跨支架高度均小于4．8m，只设底层和顶层两道水平剪刀撑,第三跨支架高度为５。
４ｍ,除在顶层和底层设置两道水平剪刀撑外，在支架中部加设一层水平剪刀撑）。
图3．４现浇支架立面布置图
图3。
５现浇支架横断面布置图
图3.6增加钢管斜撑布置图
2、支架搭设
根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。
安装时应保证立杆垂直且处于平整、牢固面上,底部无悬空现象，先全部装完一个水平作业面的立杆及横杆，再逐层向上安装,同时安装所有横杆。
剪刀撑随立杆、纵横向水平杆同步搭设,并沿架高连续布置.斜杆与地面的夹角在45～60度之间。
最下部的斜杆与立杆的连接点距地面的高度控制在30cm以内.剪刀撑的杆件连接采用搭接,其搭接长度≥100㎝，并用不少于2个旋转扣件固定。
按照支架设计布置将支架搭设完毕后,测量挂线安装顶托并调整顶托高程。
3。
3拱圈支撑制作与安装（次分配梁）
１、拱圈支撑制作
本桥梁拱圈支撑采用双拼Ф48mm×3．5ｍｍ钢管按拱圈弧度弯曲制作而成。
钢管拱圈支撑制作前,先在场地上按照图纸给出的设计拱腹线和预拱度值放出1:
1钢管拱圈支撑加工制作弧形大样图，并焊制1：
1钢管拱圈支撑弯制台架,台架制作时在钢管弧度内侧采用Φ２2钢筋头沿圆弧内侧线按间距50cｍ焊接至操作平台钢板上,圆弧外侧在两端和钢管接头处采用插销式方法固定，如图3.7所示.
图３.7钢管拱圈支撑弯曲台架示意图
每个钢管拱圈支撑弯曲加工完成后，与大样图进行比对，发现有偏差时,及时进行调整，直至加工的钢管拱圈支撑弧度与大样图重合为止,钢管拱圈由熟练技术工人进行弯曲制作,确保制作出的钢管拱圈支撑形状和几何尺寸一致.在加工好的钢管拱圈支撑上标注与碗扣支架间距相同标记，以便钢管拱圈支撑安装定位准确,且在分段加工时，将搭接接头重叠部位预设在顶托部位.
2、钢管拱圈支撑安装
钢管拱圈支撑加工完成后,运输至现场进行安装，安装时注意钢管拱圈上的标记与支架顶托位置一一对应，定位完成后将每段间钢管支撑接头及钢管支撑与顶托采用点焊固定，防止钢管支撑滑动移位，并在钢管拱圈与顶托间形成的三角空隙采用三角木楔塞实,使顶托整个顶面均匀受力。
钢管拱圈支撑横桥向布置间距与碗扣支架间距相同.
安装定位完成后，再次对高程进行核对,发现问题及时进行调整。
顶托标高调整及钢管拱圈支撑加工时，要考虑拱圈预拱度，拱圈预拱度=设计预拱度+支架弹性变形值.钢管拱圈支撑安装定位如图３．８所示。
图３.8钢管拱圈支撑安装定位示意图
3.4支架预压
预压的目的一是消除支架（支墩）及地基的非弹性变形,二是得到支架（支墩）的弹性变形值作为施工预留拱度的依据，三是对支架稳定性及地基承载力进行验证，确定在施工过程中支架及地基承载力的稳定性,按设计要求预压重量为上部结构重量的110%。
每跨上部结构恒载及预压1１0％重量数据如下表所示：
跨径\重量
砼重
（Ｔ）
钢筋重
（T）
模板重
（T）
合计
（Ｔ）
预压110%
重量（Ｔ）
备注
第一跨
256．３
5４．7
33
３44
３78.4
模板自重按1.0KN/㎡计算
第二跨
４3５。
8
67。
８
43.３
５４6．9
6０1．6
第三跨
6８８。
６
8３。
7
53．3
８25.6
908.２
第四跨
435。
8
67。
８
４3.3
5４6。
9
601.6
第五跨
256.3
54.7
３3
３44
３７8.4
钢管拱圈安装完成后,沿双拼钢管拱圈横向按中到中间距25ｃm布置10cm×１0cm主分配梁方木,方木在钢管拱圈支撑上先采用铁丝绑扎固定。
固定好后,开始进行加载预压，预压采用砂袋进行预压。
加载预压时，砂袋从拱圈中心沿横向、纵向两侧对称均匀布载,布载前要设沉降观测点.沉降观测点沿拱圈纵向每隔１/4跨径布置一个监测断面，每个监测断面在拱圈横向两侧边部、两侧各1/４处和纵向中心线处共计布置５个观测点，如图3.9所示.
预压荷载施加前，监测并记录各沉降观测点的初始标高,加载完毕后每隔24小时监测记录一次测点标高，根据监测数据计算出各点沉降量，当各监测点连续７２小时累计沉降量平均值小于５mm或２４小时观测沉降量平均值小于1mm,则判定支架预压合格。
卸载6小时后，再监测一次各测点标高，计算各测点的弹性变形量,以确定施工总预拱度。
图３.9现浇支架预压沉降观测点布置示意图
3.5模板安装
1、底模安装
拱圈底模采用δ15mm竹胶板，预压卸载完成后,在主分配梁上铺设固定竹胶板面板，竹胶板安装拼缝间粘贴密封胶条，且在圆弧段板与板之间拼接形成的三角缝采用玻璃胶填充,保证板缝拼接平顺、紧密、不漏浆，且接缝整体纵横向顺直.底模安装完成后,对底模标高进行复核,底模标高＝设计拱腹线标高＋设计预拱度+支架弹性变形值。
２、侧模安装
侧模采用δ１5mｍ竹胶板＋（5ｃm×１0cm）方木背楞,竹胶板在场地上按照拱圈侧面弧形分块制作,木背楞基本间距为20cm（中到中），垂直于底模布置。
侧模安装前，先在铺设好的底模上放出侧模安装边线，将侧模沿边线垂直拼装好，中部采用双拼Ф4８mｍ×3。
５mm钢管＋Ф16mm拉杆固定，拉杆间距６０cm一道，上下端与顶模、底模用钢钉钉牢。
如图3.１０所示。
图3.10 拱圈侧模安装定位示意图
3、顶模安装
拱圈钢筋和预埋预留钢筋安装完毕后,安装拱圈顶模，拱圈顶模采用δ15mm竹胶板＋（5cm×１0cm）方木背楞,加固采用加工好的弧形Φ2８钢筋在外侧纵向通长布设，与拱圈主筋采用Φ1６钢筋连接固定，Φ２8弧形钢筋横向布置和Φ1６固定连接钢筋纵向布置间距均为６0ｃm一道，且在沿拱圈纵向按水平间距９0cｍ预留一道5cm宽横向通长开口,拱圈混凝土浇筑将此处拱圈混凝土顶面做成5cｍ宽平面，以便后续行车道板浇筑钢管支撑搭设落底，如图３.１１所示。
在桥跨中心线两侧各1米范围不设置顶模，并在沿拱圈不超过２米高度位置通长设置一块活动模板，以便混凝土入模和振捣,混凝土浇筑至开口位置时及时封闭固定后,再继续向上浇筑混凝土。
图3。
1１拱圈顶模安装定位及预留钢管支撑平台示意图
3．6拱圈钢筋加工与安装
1、钢筋加工
拱圈钢筋加工制作与钢管拱圈支撑制作方法相同，先在场地上按照１:
1放出拱圈钢筋大样，每段拱圈钢筋弯曲成型后，与场地上大样进行比对，发现有偏差时，及时进行调整,直至加工的拱圈钢筋弧度与大样图完全重合为止。
下料时要调整分段接头在同一断面上不得超过配筋总数的２5%。
制作完成后按照钢筋编号分别存放，并挂牌标识。
2、钢筋安装
拱圈主筋每段制作完成后，按设计及规范要求的型号、位置、间距和保护层厚度开始安装拱圈钢筋和铺设保护层垫块。
主筋连接采用埋弧焊焊接连接。
3.7砼的浇筑、养护
1、混凝土浇筑
混凝土浇筑采用场站集中拌和，罐车运送至现场，两台汽车泵分别停至桥位左右两侧泵送入模的方法浇筑。
拱圈混凝土由拱脚全宽逐层对称于拱顶向上连续浇筑，严格控制两端浇筑速度均匀一致。
浇筑混凝土过程中，应经常检查模板、钢筋及预埋部件的位置和保护层厚度，确保其位置正确不发生变形。
并设专人检查模板、支架变形情况,如有变形、移位或沉陷应立即校正并加固。
2、混凝土养生
待初凝后,拆除拱顶模板，用土工布覆盖混凝土养生,养生过程中经常洒水，始终保持混凝土表面湿润为度，养生时间不少于14天。
3．8拱圈支架的卸落
主拱圈、侧（内）墙、行车道板砼强度达到设计强度的9５％后，方可卸落拱圈支架，支架拆除应对称拆除，且应隔孔拆除。
因此，支架拆除顺序为先拆第一、五跨,然后拆第三跨，最后拆第二、四跨。
支架拆除遵循“由上而下、先搭后拆”的原则进行，每孔支架拆除由拱顶向两端拱脚对称进行，在横向同时一起卸落。
即先松顶托，使底模与梁体分离,随时注意观察梁底是否变形，尤其是拱脚位置的水平位移,若发生变形必须立即停止支架拆除，若未发生变形则将模板拆除，然后拆除剪刀撑、斜撑，最后拆小横杆、大横杆、立杆等。
四、总结
1、本桥上部结构施工采用了常规的支架+分配梁+竹胶板模板的施工方法,未单独制作拱架的施工工法在小跨径现浇混凝土拱圈施工中值得推广应用,其优点主要有:
一是省去了拱架制作的焊接、安装程序，可加快施工进度；二是减少拱架制作型钢的使用数量，降低施工成本。
同时弧度支撑分配梁经计算验证采用双拼Ф48mm×3．5ｍｍ钢管的做法值得参考借鉴，其主要优点有：
一是相对采用其他类型型钢易加工制作;二是比木质加工制作的拱圈支撑弧度圆滑顺畅；三是钢管使用完成后,可进行调直再利用（根据本项目数据统计，钢管调直可利用率达８0％以上），减少浪费,节约施工成本。
2、本桥设计每跨主筋数量为66８根，且均为直径Φ2８钢筋，每跨主筋连接接头有２０00至2５０0个之多,若采用电弧焊接,一是焊接速度慢，二是焊接时产生的焊渣容易将竹胶模板烫伤严重甚至发生火灾。
为此,项目经焊接试件和随机取样试验验证，确定采用埋弧焊接的工艺,解决了钢筋焊接安装速度慢和预防烫伤模板板面的问题，同时也保证了焊接质量。
3、该桥施工前,涉及地基处理、支架搭设布置、主次分配梁型号和间距等施工受力结构均进行了严格的设计和计算验证,确保做到工程施工的本质安全。
五、结束语
目前,四明湖桥已安全、高效、优质建设完成，在施工过程中,也充分体现了以上施工工艺的实用性、优越性和安全可靠性，建造的四明湖桥桥轻盈美观,现已成为官塘新城建设的一道靓丽风景。
为此,在市政工程越来越多为配套周边环境而设计景观桥的背景前提下，该上承式小跨径现浇钢筋混凝土拱桥拱圈的施工经验值得借鉴和探讨研究。
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